浮动密封加工和装配方法的探讨.pdf

2 0 0 4年第 8 期 煤 矿 机 械 4 7 文覃 编号 1 0 0 3 - 0 7 9 4 2 0 0 4 0 8 - 0 0 4 7 - 0 3 浮 动密封加工和 装配方法 的探 讨 姜志 明’ ．杨柯 1 ． 安徽 理 工 大学 ，安 徽 淮南 2 3 2 0 0 1 ；2． 淮 南机 械工 业技 术 学校 ，安徽 淮 南 2 3 2 0 5 2 摘要 针对 浮动密封与普通接触 式动密封相比 ， 具有在 大 量粉 尘和水 等 恶劣工作 环境 中仍 能长期有 效密封 ， 但 加工和装 配要 求较 高的特点 ， 结合 实例 ， 从 结构设计 的合理性 ， 加 工和装配 工艺 以及测 量控 制等方 面 ， 提 出如何保 证 良好 密封效果 的方法。 关键词 浮动 密封 ；加工 ；装 配方 法 中图号 T H 1 3 6 文献标识码 B 1 引 言 煤矿 用掘 进机位 于 掘进 工作 面 内， 环境 相 当恶 劣 ， 掘进 时产生 大量 的粉 尘 和水 。其上 的减 速器 输 入输 出轴 ， 若采用普 通的接触式 动密 封 如带 有骨架 的皮碗密封 ， 在粉尘 、 煤泥 的堆 积和水 的浸泡下 ， 常 过早磨损 失效 ， 致使 减速器 中挤 人大量的煤泥和水 ， 造成 轴承 、 齿 轮等 元件 的损 坏。为 此常改用 图 1中 件 5和件 6所示 的浮 动密封环 。但其 对密封 的结构 设计 以及 密封零件 的加 工精度和装配要 求较高。实 践证 明 ， 只有采 取一 定 的措 施 才 能达 到在上 述恶 劣 的工作 环境 中长期有 效的密封效果 。 2 浮动密 封的结构特点 和影响 因素分析 2 ． 1 结 构 特 点 浮动密封属于 接触式机械密封 如图 1 所 示。它 由浮 封环和 0形 圈组 成 ， 并 且成 对 使用 ， 其 中一个 浮封环 随旋转 件旋 转 称 旋转 环 或动 环 ， 另一个 浮 封环 相对静止 称静 止环 或静环 。浮封环 由压铸 型 高合金 白口铸铁 制成 ， 装 配 时在 轴 向施加 一定 的预 紧力 。0形 圈受 压缩 产生 变形 ， 其储 存 的 弹性力 在 密封端 面问产生 必要 的 比压 ， 以保 证 旋转环 和静 止 环的密封面 紧密贴 合 。密封 面磨 损后 ， 0形 圈 释放 弹性 力使密封 面仍然 能保 持 良好 的贴合 ， 从 而 起 到 轴向补偿作用 。0形 圈与浮 封环 、 座腔 之 间相 对静 止 ， 起 到密封作用 ， 并依靠 弹性 体的摩擦力传递力矩 使旋转环与密封座腔同速旋转。 2 ． 2 影 响因素分析 从加 工 和装配 的角 度分 析 ， 影响 浮动密 封性 能 的因素 主要 有 1 两 密封面 的平 行度 一对 浮封环 采用 同一 材料 经 精 密 加 工 后 ， 工 作 表 面 粗 糙 度 值 为 R 。 0 ． 2 m， 表面硬度 达 H R C 6 57 0 。浮 动密封 面宽度 初 始 值 23 n l l n ， 密封端面 为刚性 接触 ， 其 问无 附加 的可 发生弹性 、 塑性 变形 元件填充补偿 密封 端面的间 隙。 因此 ， 安装 后两密 封 面之 间 的平 行 度是影 响 密封性 能 的重要 因素 。 圈 1减速 叠衙 圈 啦 ． 1 O g r m o f d e e e l e r m t o r 1 ． 箱体2 ． 大锥 齿轮3 ． 偏 心 盘4 ． 调 整垫5 ． 浮封 环 6 ． 0形 圈7 ． 螺 钉8 ．浮封座 2 密 封端 面 的比压 P端 面的 比压 P决 定 了 密封力 的大小 ， 它 是影 响密 封性 能 的主要 因素 。为 了保证 良好的密封性能和较长的使用寿命 ， 必须控 制密 封力的大小 ， 以获得 合 理 的端 面 比压 。浮动 密 封端 面 比压 P一般为 0 ． 3 0 ． 6 MP a ， 浮封 环直 径 大 时取值偏小 ， 反 之 取值偏 大 。 当所 处环 境 较 为恶 劣 时 ， 应取较 大值 。 3浮动 密封的加工和装 配 1 浮封座 的加工 浮封环和 0形 圈均 为标 准件 ， 主要是 保证 带 有 浮封座腔零件 的加工 质量。 图 2为 图 1中件 8浮封 座零 件 的简 图。从 图 中可见 ， 浮封座腔 为一 内锥 面 ， 0形 圈靠这个 内锥 面托 起浮 封环 ， 加 工 中一定 要 保 证 内锥面 的形状精 度以及它与安装 定位面之 间 的同 轴度和垂直度 。本 例 中的浮封座 由于结构设计 的原 因造 成其刚性很 差 ， 容 易产 生 变形 。必须 采 用专 用 夹具装卡加工 ， 以尽量减小 加工 中可 能产生 的变形 ， 维普资讯 4 8 浮动密封加工和装配方法的探讨姜志明， 等 2 0 0 4年第 8期 否则 就不能保证装配 时两密封面 间的平行 度要 求。 图 2零 件 面 图 F i g． 2 A p a r t d g r a m 由于 内锥 面的锥 角较 小 ， 其直 径尺 寸的变 化对 轴 向尺 寸的影响 较大 ， 而轴 向尺 寸变 化过 大会 给密 封 力的调整带来 困难 。另外 内锥 面外 口的环形止 口 也 给 内锥面 的测量带 来不便 。为此设计 了图 3所示 卡 尺附件 图 中仅 画出左卡 爪 ， 右卡 爪与之对称 ， 测 量时将其 分别 套 在游 标 卡尺 的 2个 卡 脚上 ， 用件 4 螺钉 材 料为 H 6 2 顶紧 ， 这 样就可方便地测量 出图 2 所示 的浮封座 内锥 面在 距端 面 9 ． 5 IT I I T I 处 的直径 尺 寸。图 3中 ， b为卡 尺 卡 脚 的 宽度 ， 则 内锥 面 直 径 4 l 8 ． 2的实 际尺寸 D卡尺 的读数值 2 b 。 图 3卡 尺 附 件 Fi g． 3 Ac c e s s o r y o f c u i s o r r u l e 1 ． 左 卡爪2 ． 铆钉3 ． 盖板4 ． 螺钉5 ． 游标 卡尺 2 浮动密封 的装配 浮动密封有别 于其 他形式密封装配 的关键 问题 之一是控制 密封 力 的大小 。密 封力过 小 ， 影 响密 封 性能 ， 轻者增 大密封端面 间的摩擦 磨损 ， 重者 由于旋 转环与静 止环之 间相对 滑动摩擦而产生 的大量 的摩 擦热使 密封环产 生变形 、 密封 面间润滑 液膜气化 ， 导 致摩擦 工 况 恶化 ， 密 封 端 面产 生 急 剧磨 损 ， 甚 至失 效 。 所需 密 封 力 F的 大小 可根 据 所 需端 面 比压 P 和密封端面 的接 触面 积 ．s求得 。在实 际 生产 中 ， 往 往通 过施加轴 向预 紧力 来获 得所 需 的密封 力 ， 如 图 1 所示的减速器中， 要求浮动密封的轴 向预紧力为 1 7 0 02 0 0 N 。 在装 配过程 中预 紧力 的大小 难 以直接 测量 ， 但 一 定的轴 向力下浮 动密 封组 装后 的轴 向尺寸 如 图 4中的尺寸 H 却较 易准确 测 出。另一 方面 ， 浮 封座 内锥面形状和尺 寸 的变化 ， 0形 圈 的软硬 程 度 等都 会影响到轴 向尺寸 的大小 ， 因此 ， 控制相关 零件 的尺 寸和形位 公 差 ， 选 择 好 0形 圈 的材 质 是 十 分 必 要 的 。 一 般每套 浮动密封组件均需逐一 测量 、 调 整 ， 这 就使得为保证浮 动密封 达 到 良好密 封效 果 ， 进 行调 整环节 的结构设计显 得十分重要 。 如 图 4所示 的减速 器 ， 将输 出齿 轮轴 安 装并 调 整好后 ， 在装齿 套 、 浮封座前 ， 先 将 0形 圈和浮 封环 放人上述零件 的浮封 座 腔 内， 竖 起放 在平 板 上。根 据轴 向预 紧力 的大小配 好重块 应 包括 零件 本 身 的 自重 ， 压 在齿套 上 ， 测量尺寸 日前后 的变化 量 以及 上述各件 的轴 向联 系尺 寸 ， 然后 再装 在箱 体 上。通 过修配浮封座底 面或加 垫 片的方 法 ， 最终 保 证 装上 挡圈后 ， 尺寸 日 的 变化 量与 加 重 块 时 测 得 的值 一 致 ， 从而保证 了所需的轴 向预 紧力。该 结构测量 、 调 整简单方便 ， 轴向预紧力 即密封力 控 制准确 。 圉 4减 速 器 面 图 F i g． 4 Di a g 咖o f d e c e l e r a t o r 1 ． 挡 豳2 ． 齿套3 ． 输 出齿轮轴4 ． 压板5 ． 0形 豳6 ．浮封 环 7 ． 浮封 座8 ． 箱 体 而图 1 所示 的减 速器 箱体 ， 装 配 时是 通过 调 整 调整垫 的厚度来 控制 浮 动密封 的轴 向预 紧力 ， 与 图 4 所示的减速器相 比， 显然测量、 调整均十分不便 ， 因而轴向预紧力也难 以控制得准 确。另外浮封 座刚 性差 ， 在加工 、 运 输 和装 配过程 中均 易 产 生变形 ， 也 不 利于保证 2个 浮封 环密封面之间 的平行 度 。 4结语 浮动密封在煤矿井下含有 大量 粉尘和水等恶 劣 的工作 环境 中， 具有工作 可靠 、 寿命 长 、端 面磨 损能 维普资讯 2 0 0 4年 第 8期 煤 矿 机 械 4 9 文章 编 号 1 0 o 3 ． 0 “／ 9 4 2 0 0 4 0 8 ． 0 0 4 9 ． 0 2 铅 酸蓄电池 损坏 栅理硇 掾讨 刘 淑 格 国投新 集 能源 股份公 司 一 矿 ，安 徽 淮南 2 3 2 1 7 1 摘 要 通过对铅 酸蓄 电池正极柱氧化 腐蚀 、 极板 的不 可逆硫酸 盐化 、 负极 板活性 物质 的膨胀 脱 落、 极板 的局部反 极等现 象的阐述 ， 分析和 解释造成 电瓶损 坏的主要原 因， 同时提 出改进措 施 。 关键 词 铅酸蓄 电池 ；损坏机理 ；氧化 腐蚀 ；盐化 中图号 rI ’ M 9 l 2 ． 1 文献标识码 A 1 引言 随着矿 井生 产开 拓 的延 伸和 运输距 离 的加 长 ， 矿车运 输 的周 转 率 相应 提高 。对 于 蓄 电池 式 电机 车 ， 其 电瓶 的使 用 寿命 和质 量就 日益显 得重 要 。根 据对 蓄电池式 电机 车 运行情 况 的统计 ， 电瓶 远远 达 不到标准 寿命 5 0 07 0 0个循环 ， 一般 为 2 0 0 3 0 0个 循环 。找 出电 瓶 寿命 下 降 的原 因并 采 取相 应 的措 施 ， 无疑对保证生 产任 务 的完成 、 节 支 降耗 、 提高 企 业效益有着积极 的意义 。 2铅酸蓄 电池 充放电的工作原理 铅酸 蓄电池是 由正 极板 、 负 极板 、 隔板、 电解 液 和电池槽 等组 成 ， 它 的充放 电过 程可 用双硫 酸盐 化 理论说 明 ， 用化 学方程式表示如下 正 极电解液负极 正极 电解液负极 古 ir 申 P b O22H2 SO4 P b Pb S O42H2 0 Pb S O 从左 向右表示 放 电过 程 ， 而从 右 到左 表示充 电 过 程。上式 表明 ， 铅酸 蓄 电池在充足 电后 ， 正 极板 的 活性物 质 是 P b O ， 负 极 板 的活 性 物 质是 海 绵 状 铅 P b ， 放 电后两极板 的活 性物质 都转 变 为 P b S O 。 ， 而 充 电后 又恢 复 为 原来 状 态 。在 放 电 过 程 中消 耗 了 H 2 S O ， 并生 成 了水 ， 因此 ， 电解 液浓 度越来 越 低 ， 而 在充电过程中， 电解液的浓度越来越高。 3铅 酸蓄电池电瓶损坏 的原 因 1 极板 的不可逆硫 酸盐化 电瓶在 经 常过放 电过程 或充 电不 足 的情 况 下 ， 电瓶 的 P b S O ． 、 P b O 、 P b的 氧化 还 原 反 应 是 不 彻 底 的， 总有 一部分 不能得到氧化还原 而残 留在极 板 、 极 柱的表面形成细密 的 P b S O 。 结 晶体 ， 时间 一长 ， 这些 结晶体不能转 变 为 P b O 或还 原 成 P b ， 使 结 晶体越 来越坚硬 ， 最后形 成不可逆性 的硫 酸盐化 ， 从而阻 碍 自动补偿 等特点 ， 但对 密封 零件 的加 工精 度 和安装 要求较高 ， 必须对密封结构的设计进行优化 ， 在密封 零件 的加工 、 测量精 度 以及装 配时所 施加 密封 力 的 大小 等方面加 以有效 地控 制 ， 才能保 证 良好 的密封 性能和较长 的使 用寿命 。 参考 文献 [ 1 ] 李迎军 ， 续利文 ． 浮动密封在减 速器上 的应用 [ J ] ． 机械 工人， 2 0 0 3 ， 1 0 2 82 9 ． [ 2 ] 戴志晔 ． 掘进机装载机构减速箱密封装置的改进[ J 1 ． 煤矿机械． 1 9 9 8 ， 6 4 24 3 ． [ 3 ] 徐灏 ， 等 ． 机械 设 计 手 册 第 4卷 [ M] ． 北 京 机 械工 业 出 版 社 1 9 91 ． 作者简介姜志明 1 9 5 8一 ， 江苏江都人 。 高级工程师 ， 1 9 8 2年 毕业 于淮南 矿业 学院 机械制造 专 业 ， 曾长 期 在企 业 从 事 机 械加 工 工 艺设计和管理工作， 现在高校从事教学和科研工作 ， 发表论文 l O余 篇 ． T e l 0 5 5 46 6 6 8 9 3 3 ． 收 稿 日期 2 0 0 4 - 0 3 ． 2 7 Ap pr o a c hi ng t h e me t h o d o f ma c hin i ng a nd a s s e mb l y f o r flo a t i n g s e a l J I ANG Zh l - mt n 。 YA NG Ke 2 1 ． A n h u i U n i v e r s i t y o f S c i e n c e＆T e c h n o l o g y 。 H u a i n a n 2 3 2 0 0 1 。 C h i n a ； 2． H u a i n a n M a c h i n e r y I n d u s t r y T e c h n i q u e Sch o o l 。 H u a i n a n 2 3 2 0 5 2 。 C h i n a Ab s t r a c t F l o a t i n g s e a l c o mp a r i n g t o g e n e r a l l o o s e g l a n d- i t C a l l s t i l l w o r k i n d e s p i t e h a v e t h e e n v i r o n me n t h a v i n g a g r e a t d e al d u s t a n d mo i s t u r e ． Ho w e v e r - t h e fl oat i n g s e a l n e od h a v e b e t t e r c i r c u m s t anc e o f ma c h i n i n g and a s s e mb l y． I n a c c o r d i n g t o p r a c t i c e s ， t h e p a p e r p u t s f o r w a rd a n e w me t h o d f r o m t e c h n o l o g y o f me c h a n i c al w o r k i ng an d a s s e mb l y - rat i o n a l i t y o f con fi g u rat i o n and me asu r e e t c ． ． Ke y wo r d s fl o a t i ng s e al；ma c h i n i n g ；a s s e mb l y me t h od 维普资讯